Design, rating and exergy analysis of evaporative heat exchangers

Abstract

ان أكفأ أدوات التخلص من الحرارة هي أبراج التبريد، المبردات التبخيرية، والمكثفات التبخيرية. ويعرف هذا النوع من أجهزة التخلص من الحرارة بالمبادلات الحرارية التبخيرية. وقد تم في هذا البحث تطوير نموذج رياضي لمحاكاة أداء هذه المبادلات كما تم حل هذا النموذج باستخدام برنامج حل المعادلات الهندسية (EES) كما تمت مقارنة نتائج الحل مع النتائج المماثلة والمنشورة في أبحاث سابقة ووجد أن الفرق لا يزيد عن 6.5%. وتتكون هذه الأجهزة من ثلاث مناطق أساسية وهي: منطقة التذرير، منطقة الحشو والأنابيب، ومنطقة التساقط. وقد وجد أنه في الأبحاث السابق نشرها عادة ما يتم إهمال منطقتي التذرير والتساقط عند تحليل أداء هذه المبادلات رغم أن جزء كبير من الحرارة يتم فقده في هاتين المنطقتين في أبراج التبريد ولتلافي أي خطأ قد ينتج من هذا الإهمال تمت دراسة انتقال الحرارة والمادة في هاتين المنطقتين وأخذ في الاعتبار عند دراسة أبراج التبريد في البحث الحالي. كما تم إجراء دراسة تحليلية لتأثير بعض عوامل التشغيل مثل الترسيب على أسطح انتقال الحرارة، الضغط الجوي، ومعدل السريان على معاملات الأداء الرئسية مثل الكفاءة عند تقييم الأداء ونسبة الحجم إلى مساحة السطح عند التصميم. كما أجريت دراسة تحليلية لتقييم التغير في معاملات الأداء كنتيجة لتغير بعض عوامل وظروف التشغيل مثل درجة الحرارة والرطوبة في المدخل وكذلك درجة حرارة خروج المياه. كما تم حساب الكفاءة بناءاً على القانون الثاني للديناميكا الحرارية باستخدام تحليل الأكرجي. وبالإضافة لما سبق تم حساب وعرض معدلات تبخير المياه في مثل هذه الأجهزة تحت ظروف تشغيل واسعة النطاق.